一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法，包括，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成型壓力選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品；在基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品上設(shè)計(jì)蠕變特征，根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)行配合特征設(shè)計(jì)以進(jìn)行相互限位。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，大大降低彈性體產(chǎn)品因?yàn)樽冃卧斐傻某尚碗y度，也使產(chǎn)品組裝過(guò)程更容易控制，能夠解決組裝過(guò)程中因?yàn)閺椥泽w硬度不夠而造成的變形問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的美觀和準(zhǔn)確的尺寸控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)品殼體設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別地涉及一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大部分產(chǎn)品基本都采用單純的硬質(zhì)材料，如樹(shù)脂塑料和金屬，但隨著消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品舒適性，防護(hù)性的更高追求，越來(lái)越多的產(chǎn)品需要在硬質(zhì)材料上包覆上軟膠材料。如橡膠和硅膠等彈性高分子材料。如圖1所示，是軟膠包覆硬質(zhì)材料示意圖。
[0003]生產(chǎn)包覆軟膠的產(chǎn)品時(shí)候，需要經(jīng)過(guò)多次成型，故而尺寸精確度更難控制。如果多個(gè)包覆軟膠的產(chǎn)品進(jìn)行裝配，則會(huì)造成軟性材料受力變形，造成整機(jī)產(chǎn)品在外觀上和性能上的嚴(yán)重缺陷。
[0004]目前包覆軟膠的產(chǎn)品一般都在兩個(gè)軟膠之間做條美觀縫隙，避免外層軟膠的直接接觸，或者加護(hù)套，來(lái)保護(hù)和糾正產(chǎn)品的變形。
[0005]在產(chǎn)品殼體的組裝中，由于產(chǎn)品殼體在成型過(guò)程的精確度不夠，總成了組裝和裝配過(guò)程的不良，具體來(lái)說(shuō)，
[0006]如圖2所示，是兩個(gè)殼體結(jié)合段差示意圖，兩個(gè)殼體的軟膠部分出現(xiàn)尺寸差異較大，造成段差；該種類(lèi)型殼體之間的尺寸差異，主要是因?yàn)闅んw本身的制造差異，另外裝配過(guò)程中因?yàn)楣潭c(diǎn)和非固定點(diǎn)造成的軟膠(彈性體)應(yīng)力不同，從而加大產(chǎn)品之間的尺寸差
巳
[0007]如圖3所示，是兩個(gè)殼體之間通過(guò)裝配會(huì)出現(xiàn)的間隙示意圖。造成殼體之間裝配江西主要原因?yàn)槌尚瓦^(guò)程中，產(chǎn)品的翹曲變形造成平面度達(dá)不到要求，另外通過(guò)裝配固定，造成內(nèi)部擠壓變形，從而無(wú)法糾正產(chǎn)品的這個(gè)缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法，以解決存在的產(chǎn)品尺寸存在差異無(wú)法安裝的問(wèn)題。
[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法，包括，
[0010]根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成型壓力選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品；
[0011]在基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品上設(shè)計(jì)蠕變特征，根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)行配合特征設(shè)計(jì)以進(jìn)行相互限位。
[0012]上述的方法，其中，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成型壓力選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品包括，
[0013]選擇基準(zhǔn)尺寸較小的產(chǎn)品；或者，
[0014]選擇成型后的殘余應(yīng)力較小的產(chǎn)品；或者
[0015]在基準(zhǔn)尺寸和殘余應(yīng)力較小的產(chǎn)品上設(shè)計(jì)軟膠低于硬膠或者軟膠和硬膠齊平的軟硬膠結(jié)合方式。
[0016]上述的方法，其中，在基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品上設(shè)計(jì)蠕變特征包括，
[0017]所述蠕變特征為凹凸槽的限位特征，在基準(zhǔn)產(chǎn)品上設(shè)計(jì)凹槽，限制配合產(chǎn)品的凸緣。
[0018]上述的方法，其中，E*k*k2>Tl*T2，其中E為彈性模量，K為正比代入系數(shù)，K2為反比代入系數(shù)，Tl為基準(zhǔn)產(chǎn)品彈性變形厚度，T2為配合產(chǎn)品軟膠厚度。
[0019]上述的方法，其中，凸緣和凹槽寬度T3>0.6*T2，所述T2為配合產(chǎn)品的軟膠厚度，所述T3為凸緣和凹槽寬度。
[0020]上述的方法，其中，基準(zhǔn)產(chǎn)品彈性變形厚度Tl和配合產(chǎn)品軟膠厚度T2選取盡可能小，同時(shí)選取軟膠材料時(shí)，盡量選取彈性模量大的材料。
[0021]上述的方法，其中，所述配合產(chǎn)品生產(chǎn)采用軟膠側(cè)的成型溫度大于硬膠側(cè)的成型溫度，來(lái)控制產(chǎn)品的形變方向。
[0022]上述的方法，其中，基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品在軟膠結(jié)合垂直面上固定力的確定為F1+F2 > F3=E* IrAF^T ’ Fl和F2為兩個(gè)局刪定力，E為材料的變形系數(shù)，F(xiàn)3為糾正
產(chǎn)兩個(gè)局部力之間的產(chǎn)品變形所需要的力，A Y為局部固定力之間的殼體形變，所述限位特征的間隙為A G=0.l*Kmm，且接觸面積大于固定力壓力面的I~2倍。
[0023]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，大大降低彈性體產(chǎn)品因?yàn)樽冃卧斐傻某尚碗y度，也使產(chǎn)品組裝過(guò)程更容易控制，能夠解決組裝過(guò)程中因?yàn)閺椥泽w硬度不夠而造成的變形問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的美觀和準(zhǔn)確的尺寸控制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0025]圖1是軟硬膠包覆示意圖；
[0026]圖2是兩個(gè)殼體結(jié)合段差示意圖；`
[0027]圖3是個(gè)殼體之間通過(guò)裝配會(huì)出現(xiàn)的間隙示意圖；
[0028]圖4是軟硬膠的三種結(jié)合方式示意圖；
[0029]圖5是是產(chǎn)品成型形變向大的尺寸變形的成型控制方法；
[0030]圖6是殼體配合的受力示意圖；
[0031]圖7是外力糾正軟膠變形說(shuō)明圖；
[0032]圖8是彈性模量和彈性體應(yīng)力線性關(guān)系圖；
[0033]圖9是是軟膠蠕變特征設(shè)計(jì)說(shuō)明；
[0034]圖10是蠕變特征的力學(xué)和尺寸說(shuō)明圖；
[0035]圖11是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特征說(shuō)明；
[0036]圖12是本發(fā)明方法實(shí)施例流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]通過(guò)上述的不良現(xiàn)象和分析可以了解到，可以通過(guò)以下兩個(gè)方面來(lái)解決缺陷:
[0039]1、糾正零件本身成型制造過(guò)程中造成的變形和翹曲；
[0040]2、解決裝配過(guò)程中的應(yīng)力不均勻造成的擠壓變形。[0041]如圖12所示，是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖，提供了一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法，包括，
[0042]步驟S101，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成型壓力選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品；
[0043]作為一個(gè)示例，確定出每個(gè)產(chǎn)品成型后的殘余應(yīng)力，通過(guò)對(duì)單個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和成型應(yīng)力分析后，選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品。
[0044]基準(zhǔn)產(chǎn)品的選擇方法和原則如下:(I)選擇基準(zhǔn)尺寸較小的產(chǎn)品；(2)選擇成型后的殘余應(yīng)力較小的產(chǎn)品；(3)在基準(zhǔn)尺寸和殘余應(yīng)力較小的產(chǎn)品上盡量設(shè)計(jì)軟膠低于硬膠或者軟膠和硬膠齊平的軟硬膠結(jié)合方式。
[0045]軟硬膠結(jié)合產(chǎn)品的軟膠和硬膠的設(shè)計(jì)方式有三種，分為軟膠低于硬膠，軟膠和硬膠齊平，軟膠高于硬膠，如圖4所示。
[0046]步驟S102，在基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品上設(shè)計(jì)蠕變特征，根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)行配合特征設(shè)計(jì)以進(jìn)行相互限位。
[0047]由于實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品的應(yīng)力和形變不可避免，需要完全控制產(chǎn)品的應(yīng)力和形變?cè)斐傻某叽缱儺?，需要耗費(fèi)極其高昂的成本，并且會(huì)造成材料的大量浪費(fèi)。實(shí)際上無(wú)法控制產(chǎn)品的形變?cè)谝粋€(gè)需要的范圍，但是可以控制產(chǎn)品的形變方向，具體控制方向和控制方法是:(I)基準(zhǔn)產(chǎn)品的實(shí)際尺寸為L(zhǎng)+ A LI; (2)配合產(chǎn)品的尺寸形變是L+ A L2，使L+ A L2>L+ A LI，即就是要A L2> A LI，也就是需要控制非基準(zhǔn)產(chǎn)品的形變量需要大于基準(zhǔn)產(chǎn)品的形變量；(3)讓配合產(chǎn)品形變大的基本方法是在生產(chǎn)過(guò)程中，使軟膠側(cè)的成型溫度大于硬膠側(cè)的成型溫度，如圖5所示。
[0048]在產(chǎn)品的組裝時(shí)，一定需要使單個(gè)產(chǎn)品受到一定的力來(lái)固定單產(chǎn)品。在本發(fā)明實(shí)施例中，需要的力是單個(gè)產(chǎn)品軟膠部分結(jié)合面垂直方向的力。也就是說(shuō)不管任何方式的固定，最終都需要保證在軟膠部分的接合面垂直方向上有足夠的分力。另外因?yàn)楫a(chǎn)品一般為局部受力，所以在受力的部位需要做限位特征，防止局部受力過(guò)大造成軟膠的擠出變形，限位特征的設(shè)計(jì)可以采用硬膠的接觸，當(dāng)軟膠完全配合時(shí)，限位特征的間隙為A G=0.l*Kmm，K為干涉系數(shù)，且接觸面大于固定力的壓力面I?2倍。兩個(gè)局部固定力Fl和F2和局部固定力之間的殼體形變A Y關(guān)系如下:
[0049]F1+F2 > F3=E* Jc
[0050]其中E為材料的變形系數(shù)，F(xiàn)3為糾正產(chǎn)兩個(gè)局部力之間的產(chǎn)品變形所需要的力，如圖6所示。
[0051]如圖7所示，兩個(gè)軟硬膠配合產(chǎn)品，基準(zhǔn)殼體的軟膠尺寸會(huì)小于配合殼體的軟膠尺寸，即L1〈L2。為了使L1=L2，必須用外力F來(lái)糾正變形部位，F(xiàn)的大小值決定后期糾正力的大小，期望F的值越小越好，為了減小外力F，在軟硬膠結(jié)合部位的設(shè)計(jì)中留一定間隙A G2，需使A G2> AL2-AL1。
[0052]根據(jù)彈性體的力學(xué)模型來(lái)看，彈性體的蠕變形變和應(yīng)力基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，另外彈性模量和彈性體硬度也是成正比線性關(guān)系，如圖8所示，
[0053]O=Ee
[0054]E為彈性模量，e為蠕變形變量，0為蠕變產(chǎn)生的應(yīng)力
[0055]另外彈性體材料(如合成TPU)本身在較寬的高低溫度范圍都可以保持穩(wěn)定的壓縮應(yīng)力比，通過(guò)測(cè)試和模擬分析可知，O /F>100，所以可以利用彈性體自身的蠕變應(yīng)力來(lái)控制變形部位有足夠的可靠性，從而使L1=L2。
[0056]因此，作為一個(gè)實(shí)施例，在軟膠上設(shè)計(jì)蠕變特征，蠕變特征為相互限位的特征，本實(shí)施例中的特征為凸凹槽的限位特征，在基準(zhǔn)產(chǎn)品上設(shè)計(jì)凹槽，限制配合產(chǎn)品上的凸緣，如圖9所示。
[0057]如圖10所示，加了蠕變限位特征后對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)模型描述和各尺寸的計(jì)算為:
[0058]為了糾正配合產(chǎn)品，必須保證:
[0059]F12 ≥ F21
[0060]其中:F=F21
[0061]F12= O =E* e >F (公式一)
[0062]其中:F為糾正配合產(chǎn)品需要的外力，F(xiàn)21為配合產(chǎn)品給基準(zhǔn)產(chǎn)品施加的力，F(xiàn)12為基準(zhǔn)產(chǎn)品給配合產(chǎn)品的反作用力，E為彈性模量，e為蠕變形變量，0為蠕變產(chǎn)生的應(yīng)力
[0063]對(duì)尺寸確定如下:
[0064]對(duì)配合產(chǎn)品施加外力F的大小和配合產(chǎn)品的軟膠厚度T2正比:
[0065]F=k*T2
[0066]K為正比代入系數(shù)；
[0067]蠕變形變量e和基準(zhǔn)產(chǎn)品受擠壓的軟膠厚度Tl成反比:
[0068]e =k2/Tl
[0069]K2為反比代入系數(shù)；
[0070]代入公式一:
[0071]E* e =E*k2/T I >F=k*T2
[0072]也就是E*k*k2>Tl*T2
[0073]其中凸緣和凹槽寬度T3≥0.6*T2
[0074]由上述不等式可知，為了保證不等式成立且有優(yōu)越性，在設(shè)計(jì)中保證產(chǎn)品成型和強(qiáng)度的前提下，基準(zhǔn)產(chǎn)品彈性變形厚度Tl和配合產(chǎn)品軟膠厚度T2都應(yīng)該盡可能小，同時(shí)選取軟膠材料時(shí)，盡量選取彈性模量大的材料。
[0075]綜上所述，最后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本特征表現(xiàn)參考圖11，對(duì)基準(zhǔn)產(chǎn)品，軟硬膠配合方式，固定力限位特征，軟硬膠配合方式，蠕變特征做了基本描述。
[0076]上述說(shuō)明示出并描述了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)品殼體變形的控制方法，其特征在于，包括， 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成型壓力選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品； 在基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品上設(shè)計(jì)蠕變特征，根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)行配合特征設(shè)計(jì)以進(jìn)行相互限位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成型壓力選擇基準(zhǔn)產(chǎn)品包括， 選擇基準(zhǔn)尺寸較小的產(chǎn)品；或者， 選擇成型后的殘余應(yīng)力較小的產(chǎn)品；或者 在基準(zhǔn)尺寸和殘余應(yīng)力較小的產(chǎn)品上設(shè)計(jì)軟膠低于硬膠或者軟膠和硬膠齊平的軟硬膠結(jié)合方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品上設(shè)計(jì)蠕變特征包括， 所述蠕變特征為凹凸槽的限位特征，在基準(zhǔn)產(chǎn)品上設(shè)計(jì)凹槽，限制配合產(chǎn)品的凸緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，E*k*k2>Tl*T2，其中E為彈性模量，K為正比代入系數(shù)，K2為反比代入系數(shù)，Tl為基準(zhǔn)產(chǎn)品彈性變形厚度，T2為配合產(chǎn)品軟膠厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，凸緣和凹槽寬度T3^ 0.6*T2，所述T2為配合產(chǎn)品的軟膠厚度，所述T3為凸緣和凹槽寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，基準(zhǔn)產(chǎn)品彈性變形厚度Tl和配合產(chǎn)品軟膠厚度T2選取盡可能小，同 時(shí)選取軟膠材料時(shí)，盡量選取彈性模量大的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述配合產(chǎn)品生產(chǎn)采用軟膠側(cè)的成型溫度大于硬膠側(cè)的成型溫度，來(lái)控制產(chǎn)品的形變方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基準(zhǔn)產(chǎn)品和配合產(chǎn)品在軟膠結(jié)合垂直面上固定力的確定為F1+F2 > F3=E* \^Y*dx，F(xiàn)l和F2為兩個(gè)局部固定力，E為材料的變形系數(shù)，F(xiàn)3為糾正產(chǎn)兩個(gè)局部力之間的產(chǎn)品變形所需要的力，A Y為局部固定力之間的殼體形變，所述限位特征的間隙為A G=0.l*Kmm，且接觸面積大于固定力壓力面的I~2倍。
【文檔編號(hào)】B29C65/58GK103692650SQ201310753914
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】梁浩, 趙翔, 李仁德 申請(qǐng)人:廣州吉?dú)W電子科技有限公司